Microfresagem de ligas de titânio

Abstract

As operações de micromaquinagem têm-se revelado essenciais no fabrico de componentes miniaturizados, em diversos sectores industriais, incluindo a microeletrónica e o setor biomédico. Estes processos são frequentemente selecionados por estas indústrias devido à alta precisão dimensional e integridade superficial, incluindo baixa rugosidade, menor propensão à formação de rebarbas e de defeitos superficiais nos componentes obtidos. No presente trabalho, desenvolveram-se estudos em microfresagem em duas ligas de titânio com aplicação biomédica, a liga Ti-6Al-4V e a Ti-6Al-7Nb. O intuito principal do trabalho foi entender se nas mesmas condições de micromaquinagem seria possível produzir superfícies maquinadas com características semelhantes em termos de acabamento superficial (Ra e Rt), micro textura e formação de rebarbas. Esta necessidade prendeu-se com o fato da liga Ti-6Al-4V apresentar na sua composição química o elemento Vanádio que é altamente tóxico para o corpo humano, como a liga Ti-6Al-7Nb apresenta uma microestrutura e propriedades mecânicas comparáveis à liga Ti-A6l-4V poderá ser um potencial candidato no fabrico de componentes biomédicos. Assim, foram realizados ensaios em microfresagem nas duas ligas, utilizando 3 níveis de avanço por dente (0,001, 0,003, 0,006 mm/dente) e 2 dois níveis de incremento radial (0,1 e 0,05 mm) e comparou-se a superfície maquinada em termos de acabamento superficial, que foi avaliado através de um rugosimetro que permitiu extrair dois descritores (Ra e Rt) do perfil de rugosidades, mas também através de microscopia ótica, de forma a avaliar a morfologia os canais que foram maquinados. Para as condições testadas o Ra variou entre 0,12 _m (incremento 0,05 mm) e 0,73 [u]m (incremento 0,1 mm) para a liga Ti-6Al-4V e entre 0,16 [u]m (incremento 0,05 mm) e 0,76 [u]m (incremento 0,1 mm) para a liga Ti-6Al-7Nb. Para as duas ligas a existência de rebarba e o desgaste da ferramenta foi quase inexistente.

Micro-machining operations have proven essential in the manufacture of miniaturized components in several industrial sectors, including microelectronics and the biomedical sector. These processes are frequently selected by these industries due to their high dimensional accuracy and surface integrity, including low roughness, less proneness to burr formation and surface defects in the components obtained. In the present work, micromilling studies were developed in two titanium alloys with biomedical application, the Ti-6Al-4V alloy and the Ti-6Al-7Nb alloy. The main purpose of the work was to understand if under the same micromachining conditions it would be possible to produce machined surfaces with similar characteristics in terms of surface finish (Ra and Rt), micro texture and burr formation. This need was linked to the fact that the Ti-6Al-4V alloy has in its chemical composition the Vanadium element, which is highly toxic to the human body, as the Ti-6Al-7Nb alloy has a microstructure and mechanical properties comparable to the Ti-A6l-4V alloy, it may be a potential candidate in the manufacture of biomedical components. Thus, micromilling tests were performed on the two alloys, using 3 levels of feed per tooth (0.001, 0.003, 0.006 mm/tooth) and 2 two levels of radial increment (0.1 and 0.05 mm) and compared to machined surface in terms of surface finish, which was evaluated through a rugosimeter that allowed extracting two descriptors (Ra and Rt) from the roughness profile, but also through optical microscopy, in order to assess the morphology of the channels that were machined. For the conditions tested, Ra varied between 0.12 [u]m (increment 0.05 mm) and 0.73 [u]m (increment 0.1 mm) for the Ti-6Al-4V alloy and between 0.16 [u]m (increment 0.05 mm) and 0.76 [u]m (increment 0.1 mm) for the Ti-6Al-7Nb alloy. For both alloys, the existence of burr and tool wear was almost non-existent.